自動車に使用される非金属材料には、プラスチック、ゴム、接着シーラント、摩擦材、織物、ガラスなどが含まれます。これらの材料は、石油化学、軽工業、繊維、建材など、様々な産業分野に関わっています。したがって、自動車における非金属材料の適用は、自動車産業の発展を反映しています。経済力と技術力を融合した強みを持ち、関連産業における幅広い技術開発・応用能力も備えています。
現在、ガラス繊維の手綱自動車に適用される強制複合材料には、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック（QFRTP）、ガラス繊維マット強化熱可塑性プラスチック（GMT）、シート成形化合物（SMC）、樹脂トランスファー成形材料（RTM）、手積みFRP製品などがあります。
主なガラス繊維強化材現在自動車に使用されている主なプラスチックは、ガラス繊維強化ポリプロピレン (PP)、ガラス繊維強化ポリアミド 66 (PA66) または PA6 であり、また、それほど多くはありませんが、PBT および PPO 材料も使用されています。
強化PP（ポリプロピレン）製品は、高い剛性と靭性を備え、その機械的特性は数倍、場合によっては複数倍に向上します。強化PPは、次のような分野で使用されています。例えば、子供用のハイバックチェアやオフィスチェアなどのオフィス家具に使用されています。また、冷蔵庫やエアコンなどの冷凍機器内の軸流ファンや遠心ファンにも使用されています。
強化PA（ポリアミド）材料は、乗用車と商用車の両方で、主に小型機能部品の製造に既に使用されています。例えば、ロック本体の保護カバー、保険用ウェッジ、埋め込みナット、スロットルペダル、シフトガード、オープニングハンドルなどが挙げられます。部品メーカーが選択した材料が不安定な場合、品質、製造工程が不適切であったり、材料が適切に乾燥されなかったりすると、製品の弱い部分が破損する可能性があります。
自動運転自動車業界における軽量化と環境に優しい素材への需要の高まりを受け、海外の自動車業界は構造部品のニーズを満たすため、GMT（ガラスマット熱可塑性プラスチック）素材の採用を加速させています。これは主に、GMTの優れた靭性、短い成形サイクル、高い生産効率、低い加工コスト、そして無公害性に起因しており、21世紀の素材の一つとなっています。GMTは主に、乗用車の多機能ブラケット、ダッシュボードブラケット、シートフレーム、エンジンガード、バッテリーブラケットの製造に使用されています。例えば、現在FAW-Volkswagenが生産しているAudi A6とA4はGMT素材を使用していますが、現地生産には至っていません。
自動車全体の品質を向上させて国際的な先進レベルに追いつき、軽量化、振動低減、騒音低減のため、国内の拠点ではGMT材料の生産および製品成形プロセスの研究を進めており、GMT材料の量産能力を有しています。江蘇省江陰市には、年間3,000トンのGMT材料生産ラインが建設されています。国内自動車メーカーも一部車種の設計にGMT材料を採用し、既に量産試作を開始しています。
シートモールディングコンパウンド（SMC）は、ガラス繊維強化熱硬化性プラスチックの重要な材料です。優れた性能、大量生産能力、そしてAグレードの表面品質を実現できることから、自動車分野で広く利用されています。現在、SMCの応用は自動車業界における外材SMC材料は新たな進展を遂げています。自動車におけるSMCの主な用途はボディパネルで、SMC使用量の70%を占めています。最も急速に成長しているのは、構造部品とトランスミッション部品です。今後5年間で、自動車におけるSMC使用量は22%から71%増加すると予想されており、その他の業界では13%から35%の増加が見込まれています。
申請状況と開発動向
1.高含有ガラス繊維強化シート成形コンパウンド（SMC）は、自動車の構造部品への採用が拡大しています。フォードの2つのモデル（E1995年にドイツのミュンヘンでXplorerとRangerという2つの国際自動車部品メーカーによって開発されました。その多機能性から構造設計上の利点が広く認められ、自動車のダッシュボード、ステアリングシステム、ラジエーターシステム、電子機器システムに広く応用されています。
アメリカのBudd社が成形した上部および下部のブラケットは、不飽和ポリエステルに40%のガラス繊維を含む複合材料を使用しています。この2ピースのフロントエンド構造は、ユーザーの要件を満たし、下部キャビンの前端が前方に伸びています。上部ブラケットはブラケットはフロントキャノピーとフロントボディ構造に固定され、下部ブラケットは冷却システムと連動して機能します。これら2つのブラケットは相互に接続され、キャノピーとボディ構造と連携してフロントエンドを安定させます。
2. 低密度シート成形コンパウンド（SMC）材料の応用：低密度SMCは比重が低密度SMCは比重1.3で、実用化と試験の結果、比重1.9の標準SMCと比較して30%軽量であることが実証されています。この低密度SMCを使用することで、鋼鉄製の同等の部品と比較して部品重量を約45%削減できます。米国ゼネラルモーターズ社製のコルベット'99モデルでは、すべてのインナーパネルと新型ルーフ内装が低密度SMCで作られています。さらに、車のドア、エンジンフード、トランクリッドにも低密度SMCが使用されています。
3. 自動車におけるSMCのその他の用途としては、前述の新しい用途のほかに、バリオの製造などが挙げられる。SMCは、キャブドア、インフレータブルルーフ、バンパースケルトン、カーゴドア、サンバイザー、ボディパネル、ルーフ排水管、車庫サイドストリップ、トラックボックスなど、その他の部品にも使用されています。中でも、外装ボディパネルへの使用が最も多くなっています。中国国内での採用状況は、乗用車生産技術の導入に伴い、SMCは乗用車に初めて採用され、主にスペアタイヤコンパートメントやバンパースケルトンに使用されています。現在では、商用車においても、ストラットルームカバープレート、膨張タンク、ラインスピードクランプ、大小パーティション、エアインテークシュラウドアセンブリなどの部品に採用されています。
GFRP複合材料自動車用リーフスプリング
レジントランスファーモールディング（RTM）法は、ガラス繊維を含んだ密閉型に樹脂を圧入し、室温または加熱で硬化させる方法です。シートモールディングと比較して、RTM法はSMC法に比べて生産設備が簡単で、金型コストが低く、製品の物理的特性が優れているという利点があるが、中小規模の生産にしか適していない。現在、海外でRTM法で生産されている自動車部品は、ボディ全体を覆うまでに拡大している。一方、中国国内では、自動車部品製造のためのRTM成形技術は未だ開発・研究段階にあり、原材料の機械的特性、硬化時間、完成品の仕様などにおいて、海外の類似製品の生産レベルに到達することを目指している。中国国内でRTM法を用いて開発・研究されている自動車部品には、富康車のフロントガラス、リアテールゲート、ディフューザー、ルーフ、バンパー、リアリフトドアなどがある。
しかし、RTMプロセスを自動車にもっと迅速かつ効果的に適用するには、製品構造における材料の選定、材料性能レベル、評価基準、そしてAグレード表面品質の達成は、自動車業界における重要な課題です。これらは、自動車部品製造におけるRTMの普及の前提条件でもあります。
FRPを選ぶ理由
自動車メーカーの観点から見ると、FRP（繊維強化プラスチック）は他の素材に比べてより優れた材料であるSMC/BMC（シートモールディングコンパウンド/バルクモールディングコンパウンド）は、非常に魅力的な代替材料です。SMC/BMC（シートモールディングコンパウンド/バルクモールディングコンパウンド）を例に挙げてみましょう。
* 軽量化
* コンポーネント統合
* デザインの柔軟性
* 投資額が大幅に減少
* アンテナシステムの統合を容易にします
* 寸法安定性（線膨張係数が低く、鋼鉄に匹敵）
* 高温条件下でも高い機械的性能を維持
Eコーティング（電子塗装）対応
トラック運転手は、空気抵抗（抗力とも呼ばれる）が常に大きな問題であったことをよく知っています。トラックにとっての敵です。トラックの大きな前面面積、高いシャーシ、そして四角い形状のトレーラーは、空気抵抗の影響を受けやすいという欠点があります。
対抗するには空気抵抗はエンジンの負荷を必然的に増加させ、速度が速いほど抵抗も大きくなります。空気抵抗による負荷の増加は燃費の増加につながります。トラックの風圧を減らし、燃費を向上させるため、エンジニアたちは知恵を絞ってきました。キャビンの空力設計に加え、フレームやトレーラー後部の空気抵抗を減らすための様々な工夫が施されています。トラックの風圧を減らすために設計されたこれらの工夫とは一体何でしょうか？
ルーフ/サイドデフレクター
ルーフとサイドデフレクターは、主に風が四角い貨物ボックスに直接当たるのを防ぎ、トレーラーの前面に直接影響を与えるのではなく、ほとんどの空気がトレーラーの上部と側面の上と周りをスムーズに流れるように方向転換するように設計されています。トレーラーの走行抵抗は大きくなり、大きな抵抗が発生します。適切な角度と高さに調整されたデフレクターを使用することで、トレーラーによる抵抗を大幅に軽減できます。
車のサイドスカート
車両のサイドスカートは、シャーシ側面を滑らかにし、車体とシームレスに一体化させる役割を果たします。側面に取り付けられたガソリンタンクや燃料タンクなどの部品を覆い、風にさらされる前面面積を減らすことで、乱流を発生させることなく、よりスムーズな空気の流れを促進します。
低い位置のバンプr
下向きに伸びるバンパーは、車両の下から流入する空気の流れを減らし、シャーシと車体との間の摩擦によって生じる抵抗を減らすのに役立ちます。空気の流れを良くします。さらに、ガイド穴付きのバンパーは、風圧を軽減するだけでなく、ブレーキドラムやブレーキディスクに空気の流れを誘導し、車両のブレーキシステムの冷却にも役立ちます。
カーゴボックスサイドデフレクター
カーゴボックス側面のデフレクターは車輪の一部を覆い、荷室と地面の距離を縮めます。この設計により、車両下部の側面から流入する空気の流れが減少します。車輪の一部を覆うことで、デフレクターは車体への空気の流れを抑制します。また、タイヤと空気の相互作用によって生じる乱流も軽減します。
リアデフレクター
混乱を招きかねない後方の空気の渦により、空気の流れが整えられ、空気抵抗が低減します。
では、トラックのデフレクターやカバーにはどのような素材が使われているのでしょうか？私が調べたところによると、競争の激しい市場では、軽量、高強度、耐腐食性、そして耐久性からグラスファイバー（ガラス強化プラスチックまたはGRPとも呼ばれる）が好まれています。他の特性の中でも信頼性が高い。
グラスファイバーとは、ガラス繊維とその製品（ガラス繊維布、マット、糸など）を強化材として使い、合成樹脂をマトリックス材料として使った複合材料です。
ファイバーグラスデフレクター/カバー
ヨーロッパでは、1955年初頭から自動車にグラスファイバーが使用され始め、STM-IIモデルのボディで試験が行われました。1970年には日本がグラスファイバーを使用してホイールの装飾カバーを製造し、1971年にはスズキがエンジンカバーとフェンダーをグラスファイバーで製造しました。1950年代には、イギリスでもグラスファイバーの使用が開始され、フォード・マスタングのような従来のスチールと木材の複合キャビンが置き換えられました。d S21と三輪車は、その時代における自動車にまったく新しい、より柔軟なスタイルをもたらしました。
中国国内では、一部のmメーカーはグラスファイバー製の車体の開発に多大な努力を払ってきました。例えば、FAWはグラスファイバー製のエンジンカバーやフラットノーズ型のフリップトップキャビンをかなり早い段階で開発することに成功しました。現在、中国の中型・大型トラックでは、ロングノーズ型のエンジンカバーをはじめ、グラスファイバー製品が広く使用されています。カバー、バンパー、フロントカバー、キャビンルーフカバー、サイドスカート、そしてデフレクター。国内の著名なデフレクターメーカーである東莞彩吉グラスファイバー株式会社がその好例です。憧れのアメリカンロングノーズトラックの豪華な大型スリーパーキャビンにもグラスファイバーが使用されています。
軽量、高強度、耐腐食性耐性があり、車両に広く使用されている
低コスト、短い生産サイクル、そして高い設計柔軟性により、グラスファイバー素材はトラック製造の様々な分野で広く使用されています。例えば、数年前までは国産トラックは単調で硬直したデザインで、個性的な外装デザインは珍しかったのですが、国内の高速道路が急速に発展するにつれ、長距離輸送が大幅に促進された一方で、鋼板全体から個別のキャビンの外観を形成することの難しさ、金型設計のコストの高さ、複数パネルの溶接構造における錆や漏れなどの問題により、多くのメーカーがキャビンのルーフカバーにグラスファイバーを選択しました。
現在、多くのトラックはfiを使用していますフロントカバーとバンパー用のバーグラス素材。
グラスファイバーは軽量かつ高強度を特徴とし、密度は1.5～2.0です。これは炭素鋼の密度の約4分の1～5分の1に過ぎず、アルミニウムよりもさらに低い値です。08F鋼と比較すると、厚さ2.5mmのグラスファイバーはグラスファイバーは、1mm厚の鋼板と同等の強度を有します。さらに、ニーズに合わせて柔軟に設計できるため、全体的な強度と製造性に優れています。製品の形状、用途、数量に応じて、成形プロセスを柔軟に選択できます。成形プロセスはシンプルで、多くの場合1工程で完了します。また、耐食性にも優れています。大気条件、水、そして一般的な濃度の酸、塩基、塩分にも耐えることができます。そのため、現在多くのトラックでは、フロントバンパー、フロントカバー、サイドスカート、デフレクターなどにグラスファイバー素材が使用されています。
投稿日時: 2024年1月2日
